再制造技術(shù)在萬(wàn)能軋機(jī)軸承座上的應(yīng)用

程守寶， 彭明亮， 李建彩， 原衛(wèi)紅， 李華萍

（1.山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠，山東萊蕪271104；2.萊蕪鋼鐵集團(tuán)機(jī)械制造有限公司，山東萊蕪271104）

1 引 言

萊鋼型鋼廠萬(wàn)能軋機(jī)作為型鋼軋制的關(guān)鍵設(shè)備，引進(jìn)于日本新日鐵公司。其中精軋機(jī)組包括5 架萬(wàn)能軋機(jī)和2架軋邊機(jī)，萬(wàn)能軋機(jī)由4 個(gè)水平輥軸承座、2 個(gè)立輥軸承座、中間牌坊及預(yù)應(yīng)力裝置組成，立輥軸承座安裝在中間牌坊內(nèi)。軋機(jī)的壓下機(jī)構(gòu)及軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)都在軋機(jī)軸承座上。軋機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、換輥快速，但對(duì)軋機(jī)軸承座的精度要求相對(duì)也高，軸承座的精度變化對(duì)軋件的產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。

2 萬(wàn)能軋機(jī)軸承座的失效形式

萬(wàn)能軋機(jī)軸承座的主要失效形式為磨損及劃傷，見(jiàn)圖1。經(jīng)分析得知，軋機(jī)軸承的軸向游隙與軋機(jī)軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)螺紋副的允許游隙，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期疲勞磨損，引起尺寸超差，造成萬(wàn)能軋機(jī)軸承座軸向竄動(dòng)；軋機(jī)軸承的徑向游隙、軸承座內(nèi)孔與偏心套外徑之間的配合間隙以及軸承座內(nèi)孔與偏心套外徑之間的允許磨損量，同樣經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期疲勞磨損，引起尺寸超差，造成萬(wàn)能軋機(jī)軸承座徑向竄動(dòng)。而軸承座的徑向、橫向竄動(dòng)恰恰加速了軸承座的磨損與劃傷。

圖1 軸承座內(nèi)孔損傷

3 萬(wàn)能軋機(jī)軸承座的再制造工藝設(shè)計(jì)

萬(wàn)能軋機(jī)軸承座原來(lái)采用的修復(fù)方法，是將軸承座內(nèi)孔疲勞磨損劃傷面去除，鏜削軸承座內(nèi)孔至消除內(nèi)孔橢圓為止，與之配用的新偏心套外徑預(yù)留2mm 的余量，根據(jù)修復(fù)好的軸承座內(nèi)孔配車偏心套外徑尺寸，確保配合精度。該修復(fù)方案存在的弊端是：由于軸承座的薄壁位置只有15mm，軸承座不能多次修復(fù)。

為此，我們推出和設(shè)計(jì)了萬(wàn)能軋機(jī)軸承座的再制造工藝：運(yùn)用特種焊接技術(shù)，將磨損超差的軸承座內(nèi)孔進(jìn)行堆焊，在恢復(fù)尺寸的同時(shí)，通過(guò)合理選擇焊接材料，恢復(fù)并改善配合面的硬度、機(jī)械性能，以此延長(zhǎng)軸承座使用壽命。堆焊時(shí)，保留一定的加工余量，然后通過(guò)機(jī)械加工的方法恢復(fù)至圖紙尺寸。

4 再制造技術(shù)方案及實(shí)施

4.1 鎢極氬弧焊技術(shù)的應(yīng)用

4.1.1 焊前準(zhǔn)備

（1）將萬(wàn)能軋機(jī)軸承座拆解，清洗其相關(guān)件并保存，利用金屬清洗劑對(duì)軸承座本體進(jìn)行清洗，一是便于之后的尺寸測(cè)量和探傷檢測(cè)，二是避免因鐵銹、污物的存在，造成軸承座焊接時(shí)散熱不均，形成熱應(yīng)力。

（2）采用內(nèi)徑千分尺測(cè)量軸承座內(nèi)孔修復(fù)部位，由測(cè)得磨損量確定堆焊層厚度。

（3）采用滲透顯影著色劑，對(duì)軸承座內(nèi)孔修復(fù)面進(jìn)行探傷，檢查有無(wú)裂紋等缺陷，如有裂紋，利用角磨機(jī)予以清磨，再次探傷直至消除裂紋等缺陷。

（4）利用角磨機(jī)清除軸承座內(nèi)孔修復(fù)部位的磨損疲勞層，劃傷部位修磨成寬約6mm、深約3mm 的U 型凹槽。之所以修磨清理，是由于氬氣是穩(wěn)定的惰性氣體之一，保護(hù)效果良好，如果磨損處不清理干凈，在電弧作用下產(chǎn)生的有害氣體不易從保護(hù)層逸出，在焊縫中易產(chǎn)生氣孔等缺陷。

4.1.2 焊絲和焊接規(guī)范的選擇

焊接材料的選擇既要保證焊后力學(xué)性能，還要考慮抗裂性，以提高修復(fù)后軸承座的使用壽命。軸承座本體材質(zhì)為GS-42CrMo4V，調(diào)質(zhì)熱處理，抗拉強(qiáng)度為700～850N/mm2，表面硬度240～260HBS。因此采用MX 430-O 進(jìn)口焊絲，屬CMnSiCr 型焊絲，化學(xué)成份：0.05%C，0.9%Mn，0.7%Si，17.5%Cr。

焊接規(guī)范：電源電壓380V，工作電壓20V，焊接電流100A，氬氣流量6～8L/min，鎢極直徑2mm，噴嘴孔徑10mm，鎢極伸出長(zhǎng)度5～8mm。

4.1.3 堆焊工藝

圖2 焊后焊層外觀

采用伴熱帶進(jìn)行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度300℃。禁止在焊件上接觸引弧，避免焊縫金屬污染。采用直線前進(jìn)法運(yùn)絲，焊接厚度2～3mm。用空氣錘沿焊縫及近縫區(qū)進(jìn)行錘擊，以消除應(yīng)力。再次敷設(shè)伴熱帶，加熱至300℃，保溫2～3h，以此進(jìn)一步消除焊接應(yīng)力，改善內(nèi)部組織及表面硬度。最后采用角磨機(jī)進(jìn)行表面清理，并著色探傷。圖2為焊后形貌。

4.2 機(jī)械加工

萬(wàn)能軋機(jī)軸承座結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔壁厚薄不均，形位公差小，易變形，采用常規(guī)工藝方法無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量。為此，采用特殊加工工藝方法和時(shí)效處理相配合，消除機(jī)加工變形。加工工藝如下：（1）以壓蓋端內(nèi)孔及斷面為基準(zhǔn)，粗車軸承座內(nèi)孔，單邊保留0.5mm 磨削余量，采用立式車床加工；（2）時(shí)效處理(清除機(jī)加工應(yīng)力)；（3）車磨內(nèi)孔至尺寸，采用立式車床加工。

5 檢 驗(yàn)

經(jīng)檢驗(yàn)，產(chǎn)品幾何尺寸、機(jī)械性能均符合并已達(dá)到圖紙規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。軸承座軸向剖面圖見(jiàn)圖3。

6 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)再制造技術(shù)修復(fù)的萬(wàn)能軋機(jī)軸承座，修復(fù)部位尺寸精度及表面硬度都達(dá)到了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)精度要求，堆焊層與母材金屬熔合良好，投入使用后運(yùn)行正常，截至目前，已運(yùn)行12 個(gè)月，并未因軸承座質(zhì)量問(wèn)題造成故障停機(jī)，滿足了現(xiàn)場(chǎng)軋鋼工藝要求。

［1］ 鞠占英，等.手工氬弧焊封底焊工藝過(guò)程分析［J］.鍋爐制造，2002，24（4）：50－56.

［2］ 俞尚知.焊接工藝人員手冊(cè)［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

［3］ 黃偉謀.金屬和焊接［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1996.